62. Однофазный нулевой управляемый выпрямитель

Схема однофазного управляемого выпрямителя с нулевым выводом, выполняемая по аналогии со схемой неуправляемого выпрямителя (см. рис. 13, а), приведена на рис. 23. Ее анализ будем проводить для двух видов нагрузки - чисто активной и активно-индуктивной. Примем вначале нагрузку чисто активной (ключ К₁ включен, ключ К₂ выключен).

Однофазный нулевой управляемый выпрямителя

Режиму активной нагрузки соответствуют временные диаграммы, приведенные на рис. 24, а-е. Пусть на входе выпрямителя действует положительная полуволна напряжения сети u₁(рис. 24, а), чему соответствуют полярности напряжений на обмотках трансформатора, указанные на рис. 23 без скобок. На интервале тиристоры Т₁, Т₂ закрыты, напряжение на выходе выпрямителя u_d=0 (рис. 24, в). К тиристорам Т₁, Т₂ прикладывается суммарное напряжение двух вторичных обмоток трансформатора u_2-1+u_2-2На тиристоре Т₁ действует напряжение в прямом направлении, а на тиристоре Т₂ - в обратном. Если сопротивления непроводящих тиристоров при прямом и обратном напряжениях считать одинаковыми, то на интервале напряжение на тиристорах (с учетом соответствующей полярности) будет определяться величиной (u_2-1—u_2-2)/2 = u ₂ (рис. 24, е).

В момент времени определяемый углом , от системы управления СУ выпрямителя поступает импульс на управляющий электрод тиристора Т₁ (рис. 24, б). В результате отпирания тиристор Т₁ подключает нагрузку R_н на напряжение u_2-1=u₂ вторичной обмотки трансформатора. На нагрузке на интервале формируется напряжение u_d (рис. 24, в), представляющее собой участок кривой напряжения u_2-1=u₂. Через нагрузку и тиристор Т₁ протекает ток (рис. 24, г) i_d = i_al = u_d/R_н. При переходе напряжения питания через нуль ( ) ток тиристора Т₁ становится равным нулю и тиристор закрывается.

На интервале полярность напряжения питания изменяется на противоположную. На этом интервале оба тиристора выпрямителя закрыты. К тиристору Т₁ (рис. 24, е) прикладывается обратное напряжение, а к тиристору Т₂ - прямое напряжение, равное Т₂.

Временные диаграммы

Временные диаграммы, иллюстрирующие принцип действия однофазного управляемого выпрямителя с нулевым выводом при чисто активной нагрузке.

По окончании указанного интервала подается отпирающий импульс на тиристор Т₂. Отпирание этого тиристора вызывает приложение к нагрузке напряжения u_d=u_2-2=u₂(рис. 24, в) той же формы, что и на интервале проводимости тиристора Т₁. Через нагрузку и тиристор протекает ток i_d = i_a₂ = u_d/R_н (рис. 24, д). На интервале проводимости тиристора Т₂ напряжения двух вторичных обмоток трансформатора подключаются к тиристору Т₂, вследствие чего с момента отпирания тиристора Т₂на тиристоре Т₁ действует обратное напряжение, равное 2u₂(рис. 6.2, е). Максимальному обратному напряжению соответствует значение U_bmax=2 U₂, где U₂ - действующее значение вторичного напряжения трансформатора. В последующем процессы в схеме следуют аналогично рассмотренным. Токи вторичных обмоток трансформатора определяются токами тиристоров Т₁, Т₂ (рис. 24, г, д). Первичный ток i₁ (рис. 24, а) связан с вторичными токами коэффициентом трансформации трансформатора и имеет паузы на интервалах . Его первая гармоника имеет фазовый сдвиг в сторону отставания относительно напряжения питания.

Особенностью управляемого выпрямителя является его способность регулировать среднее значение выпрямленного напряжения U_d при изменении угла (рис. 24, в). При = 0 кривая выходного напряжения u_d соответствует случаю неуправляемого выпрямителя (см. §7) и напряжение максимально. Углу управления (180 эл. град) отвечают u_d = 0 и U_d = 0. Иными словами, управляемый выпрямитель при изменении угла от 0 до 180 эл. град осуществляет регулирование напряжения U_d в пределах от максимального значения, равного 0,9U₂, до нуля. Вид кривых u_d при различных значениях угла показан на рис. 25, а-г.

Зависимость напряжения U_d от угла называется регулировочной характеристикой управляемого выпрямителя. Она определяется из выражения для среднего значения напряжения на нагрузке. Это напряжение на интервале соответствует синусоиде вторичного напряжения (см. рис. 24, в или 25, б, в), т. е.